EP0063775A2 - Digital regulation and/or control system - Google Patents

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EP0063775A2
EP0063775A2 EP82103300A EP82103300A EP0063775A2 EP 0063775 A2 EP0063775 A2 EP 0063775A2 EP 82103300 A EP82103300 A EP 82103300A EP 82103300 A EP82103300 A EP 82103300A EP 0063775 A2 EP0063775 A2 EP 0063775A2
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EP
European Patent Office
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register
output
line
column
columns
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EP82103300A
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German (de)
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EP0063775B1 (en
EP0063775A3 (en
Inventor
Heinz Daab
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell Regelsysteme GmbH
Original Assignee
Honeywell Regelsysteme GmbH
Honeywell GmbH
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Publication date
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Application filed by Honeywell Regelsysteme GmbH, Honeywell GmbH filed Critical Honeywell Regelsysteme GmbH
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Publication of EP0063775A3 publication Critical patent/EP0063775A3/en
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Publication of EP0063775B1 publication Critical patent/EP0063775B1/en
Expired legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1917—Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means

Definitions

  • the present invention relates to a digital regulating and / or control system according to the preamble of claim 1.
  • microprocessors From the magazine “Electronics” 1976, issue 3, pages 87-89, and issue 4 of the same magazine, pages 63-68, it is known to implement digital control using microprocessors.
  • the microprocessor executes a predetermined control algorithm based on an input program with the input variables after analog / digital conversion, in order then to output the manipulated variable to an actuator after digital / analog conversion.
  • a different program must be set up for every other control algorithm, which is normally only possible by a suitably trained specialist. It is therefore difficult to change the control function in the field by operators without special knowledge.
  • FIG. 1 shows a temperature control for a room 101 in a simplified diagram.
  • heating or cooling air is supplied to the room 101 via an air duct 102.
  • the air is supplied via a heat exchanger 103 and a blower 104.
  • a heating or cooling medium is supplied to the heat exchanger 103 via a mixing valve 105, with a servomotor 106 adjusting the mixing valve 105.
  • a controller and control unit 107 receives as input variables the room temperature measured via a sensor 108, the outside temperature measured via a sensor 109 and the limit temperature measured in the air duct via a sensor 110.
  • the regulating and control unit 107 Based on these input signals and a setpoint value that cannot be specified in any more detail, the regulating and control unit 107 generates an analog output signal 01 for the servomotor 106 and two switching signals D01 and D02 staggered in time for the two blower stages of the blower 104.
  • FIG. 2 shows, broken down into columns k and rows i, a function diagram of the temperature control 107 according to FIG. 1, the circles shown setting parameters and the rectangles shown specifying certain functions.
  • the functions can be time-independent and also time-dependent.
  • the outputs y n of each column also form the inputs x n of the next column.
  • Column 1 shows the temperature-dependent resistors 108, 109 and 110 which detect the different temperatures and which form the variable input variables.
  • Column 9 sizes D01, D02 and 01 are available as output sizes.
  • FIG. 2 Before the implementation of the functional diagram of the room temperature control shown in FIG. 2 by means of a suitably configured microprocessor using a program and a flow chart is described in more detail, the various functions of the room temperature control will first be briefly explained using FIG. 2.
  • the fan is normally switched off during night operation. A certain minimum temperature should also be maintained during night operation. As long as the time specified by the time function "TIME" does not fall below the value specified by parameter P9, the output variable Y3 in column 3 is at the low level and the output variable Y2 in column 4 has the same level. If the room temperature is greater than the permissible night temperature WN that can be specified via parameter P2, output variable Y6 in column 3 also has the low level, so that the fan is switched off as a whole. However, if the room temperature falls below the set permissible night temperature WN, the output variable Y2 in column 5 assumes the high level and stage 1 of the fan D01 is switched on. At the same time, the timer MTIM is started with this variable. If the difference monitored in the NOT function element between the parameter P12 and the time predetermined by the upstream timer element becomes greater than zero, the output variable Y2 in column 8 assumes the high level and stage 2 of the fan D02 is started.
  • the outside temperature is compared with the compensation start point specified by parameter P3. If it is above this start p unktes so Y8 have the outputs in columns 3 and 4 has the value zero, the parameter P6 is not effective and the control point corresponding to the predetermined value by the parameter P1.
  • the function element SWI switches its input 1 to output Y8 in column 4.
  • the difference between the outside temperature and the starting point temperature is available at output Y8 in column 4.
  • the minimum temperature specified by parameter P4 is compared with the air temperature in the duct. The difference is multiplied by the proportional band specified by parameter P7 and the resulting signal is fed to the minimum selector MIN in column 7. The lowest signal either from the compensated room temperature loop or from the loop for the lower limit temperature thus acts on the PID controller loop.
  • the function level LIN in column 6 compares the setpoint specified by parameter P1 together with the control point shift signal with the room temperature.
  • the combined signal is fed via the selection stage MIN to the PID controller stage, which, after appropriate implementation, delivers an analogue control signal 01 to the actuator in the form of the servomotor.
  • a programmer has access to all registers and memories by means of a keyboard and display device MMI (not shown) and via an interface 301. All fixed parameters such as setpoints, time constants, proportional bands, etc. are entered in a static parameter register 302.
  • a dynamic M intermediate register 303 is used for the temporary storage of time-dependent functions and contains dynamic parameters such as the time delay, reset, etc.
  • a configurator 304 specifies the functions with which the arithmetic and logic unit of an interpretation computer ALU 305 uses its stored program commands Input variables or the parameters has to be treated.
  • the input variables are fetched into an input register 307 by an I / O module, not shown, on the command of an I / O controller 306.
  • the input variables are transferred from the input register 307 to an X register 308.
  • the content of the X register 308 is then treated line by line in the arithmetic unit 305 with functions and then stored in a Y register 309.
  • the values calculated per column and stored in the Y register 309 are transferred line by line back to the X register 308 and in the computing unit 305 with the functions the next column.
  • FIGS. 4a and 4b A flowchart as shown in FIGS. 4a and 4b can be used to explain the computing sequence within the central unit according to FIG. 3.
  • the system is triggered in a first step I after the start of the program, in which the column and row counter 312 is set to zero.
  • a next step II the input information of the sensors 108, 109 and 110, after it has been converted into digital values in a manner not shown, is transferred from the input / output module to the input register E-307. This is done under the control of the input counter 313, the count of which is increased until the maximum number of lines corresponding to a count of 3 is reached. If this is the case, the content of the input register 307 is transferred to the X register 208 in a next step III.
  • the line counter is set to zero and its count is increased until the maximum number of lines, in this case corresponding to count 3, is reached. If this maximum row count is reached, the count of the column counter is increased by 1 in calculation step IV and the row counter is again set to zero.
  • the contents of the X register 308 or the parameter register 302 are then passed line by line via the interpretation computer 305 in order to be linked to corresponding functions and then to be stored in the Y register 309.
  • the content of the Y register 309 is transferred back to the X register 308 and the values now located in the X register become line by line in the interpreter tion processor 305 with the functions that are specified by the configurator 304 of the arithmetic and logic unit of the interpretation computer 305.
  • the results are again stored line by line in the Y register 309. As long as the maximum column count of the column counter has not yet been reached, this calculation loop is run recursively. When the maximum count of the column counter has been reached, in the next step V the calculated end data stored in the Y register are transferred to the output register 310.
  • the functional diagram is converted into corresponding regulating and control signals by the following program, which is stored in the configurator 304 within the central unit.
  • the commands are written on the left and the function of these commands is explained on the right. As far as the same commands are concerned, only with regard to other parameters or input variables are executed, no explanation is given when these commands continue to appear within the program.

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Abstract

Zur digitalen Realisierung eines Regel- und/oder Steuersystems mit Hilfe eines Mikroprozessors wird das System zunächst spalten- und zeilenweise in ein Funktionsdiagramm aufgegliedert. Die Eingangsgrößen (I1, I2, I3) des Systems werden zeilenweise in ein X-Register (308) eingeschrieben. Ebenso werden in ein Parameterregister (302) zeilen- und spaltenweise Parameter (P) eingeschrieben. Ein Interpretationsrechner (305) verknüpft auf Grund von in einem Konfigurator (304 gespeicherten Programm zeilen- und spaltenweise die Eingangsgrößen bzw. Parameter mit einer vorbestimmten Funktion. Die Ausgangsdaten des Interpretationsrechners (305) werden pro Spalte zeilenweise in ein Y-Register (309) eingeschrieben. Der Inhalt des Y-Registers (309) wird in das X-Register (308) zurückübertragen, wenn die maximale Zeilenzahl der jeweiligen Spalte durchlaufen ist und die maximale Spaltenzahl noch nicht erreicht ist. Anderseits wird der Inhalt des Y-Registers (309) als Ausgang ausgegeben, wenn die maximale Zeilenzahl der jeweiligen Spalte durchlaufen ist und die maximale Spaltenzahl erreicht ist.To digitally implement a regulating and / or control system with the aid of a microprocessor, the system is first broken down into columns and rows in a function diagram. The input variables (I1, I2, I3) of the system are written line by line into an X register (308). Parameters (P) are also written into rows and columns in a parameter register (302). Based on the program stored in a configurator (304), an interpretation computer (305) links the input variables or parameters line by line and column with a predetermined function. The output data of the interpretation computer (305) are written line by line into a Y register (309) per column The content of the Y register (309) is transferred back to the X register (308) when the maximum number of rows of the respective column has been passed and the maximum number of columns has not yet been reached. On the other hand, the content of the Y register (309) Output as output when the maximum number of rows in the respective column has been run through and the maximum number of columns has been reached.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein digitales Regel- und/oder Steuersystem nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a digital regulating and / or control system according to the preamble of claim 1.

Aus der Zeitschrift "Elektronik"1976, Heft 3,Seite 87-89, sowie Heft 4 der gleichen Zeitschrift, Seite 63-68 ist es bekannt, eine digitale Regelung mittels Mikroprozessoren zu realisieren. Der Mikroprozessor führt dort aufgrund eines eingegebenen Programmes mit den Eingangsgrößen nach Analog/ Digital-Umsetzung einen vorgegebenen Regelalgorhithmus aus, um sodann nach Digital/Analog-Umsetzung die Stellgröße an ein Stellglied auszugeben. Für jeden anderen Regelalgorhithmus muß ein anderes Programm aufgestellt werden, wozu normalerweise nur ein entsprechend ausgebildeter Fachmann in Lage ist. Eine Umstellung der Regelfunktion im Feld durch Bedienungspersonen ohne spezielle Fachkenntnisse ist daher nur schwer möglich.From the magazine "Electronics" 1976, issue 3, pages 87-89, and issue 4 of the same magazine, pages 63-68, it is known to implement digital control using microprocessors. The microprocessor executes a predetermined control algorithm based on an input program with the input variables after analog / digital conversion, in order then to output the manipulated variable to an actuator after digital / analog conversion. A different program must be set up for every other control algorithm, which is normally only possible by a suitably trained specialist. It is therefore difficult to change the control function in the field by operators without special knowledge.

Ausgehend von dem bekannten digitalen Regler ist es daher die Aufgabe der Erfindung, ein System der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, daß durch entsprechende Konfigurationen des Mikroprozessors die Eingabe einer gewünschten Regel- und/oder Steuerfunktion erleichtert wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.Starting from the known digital controller, it is therefore the object of the invention to improve a system of the type mentioned at the beginning in such a way that the input of a desired regulating and / or control function is facilitated by appropriate configurations of the microprocessor. This object is achieved in accordance with the invention characterized in claim 1. Further advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

  • Fig.1 ein Blockdiagramm einer Raumtemperatursteuerung, die durch das erfindungsgemäße System verwirklicht wird;
  • Fig.2 ein nach Spalten und Zeilen aufgegliedertes Funktionsdiagramm für die Raumtemperatursteuerung gem.Fig.1;
  • Fig.3 ein Blockschaltbild der zentralen Verarbeitungseinheit eines Mikroprozessors in der erfindungsgemäßen Konfiguration; und
  • Fig.4a und 4b ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Mikroprozessors.
Based on an embodiment shown in the figures of the accompanying drawing, the invention is explained in more detail below. It shows:
  • 1 shows a block diagram of a room temperature control which is implemented by the system according to the invention;
  • 2 shows a function diagram broken down into columns and rows for room temperature control according to FIG. 1;
  • 3 shows a block diagram of the central processing unit of a microprocessor in the configuration according to the invention; and
  • 4a and 4b is a flow chart to explain the operation of the microprocessor.

Figur 1 zeigt in einem vereinfachten Schema eine Temperatursteuerung für einen Raum 101. Dem Raum 101 wird hierbei über einen Luftkanal 102 je nach Art der Steuerung Heiz- oder Kühlluft zugeführt. Die Zufuhr der Luft erfolgt hierbei über einen Wärmeaustauscher 103 und ein Gebläse 104. Dem Wärmeaustauscher 103 wird über ein Mischventil 105 ein Heiz- oder Kühlmedium zugeführt, wobei ein Stellmotor 106 die Einstellung des Mischventils 105 vornimmt. Eine Regler- und Steuereinheit 107 erhält als Eingangsgrößen die über einen Fühler 108 gemessene Raumtemperatur, die über einen Fühler 109 gemessene Außentemperatur und die über einen Fühler 110 im Luftkanal gemessene Grenztemperatur zugeführt. In Abhängigkeit von diesen Eingangssignalen und einem in nicht näher dargestellter Weise vorgebbaren Sollwert erzeugt die Regel- und Steuereinheit 107 ein analoges Ausgangssignal 01 für den Stellmotor 106 owie zeitlich gestaffelt zwei Schaltsignale D01 und D02 für die zwei Gebläsestufen des Gebläses 104.FIG. 1 shows a temperature control for a room 101 in a simplified diagram. In this case, depending on the type of control, heating or cooling air is supplied to the room 101 via an air duct 102. The air is supplied via a heat exchanger 103 and a blower 104. A heating or cooling medium is supplied to the heat exchanger 103 via a mixing valve 105, with a servomotor 106 adjusting the mixing valve 105. A controller and control unit 107 receives as input variables the room temperature measured via a sensor 108, the outside temperature measured via a sensor 109 and the limit temperature measured in the air duct via a sensor 110. Depending on these input signals and a setpoint value that cannot be specified in any more detail, the regulating and control unit 107 generates an analog output signal 01 for the servomotor 106 and two switching signals D01 and D02 staggered in time for the two blower stages of the blower 104.

Figur 2 zeigt aufgegliedert in Spalten k und Zeilen i ein Funktionsdiagramm der Temperatursteuerung 107 gemäß Figur 1, wobei die dargestellten Kreise einstellbare Parameter und die dargestellten Rechtecke bestimmte Funktionen vorgeben. Die Funktionen können hierbei zeitunabhängig und auch zeitabhängig sein. Die Ausgänge yn einer jeden Spalte bilden zugleich die Eingänge xn der nächsten Spalte.FIG. 2 shows, broken down into columns k and rows i, a function diagram of the temperature control 107 according to FIG. 1, the circles shown setting parameters and the rectangles shown specifying certain functions. The functions can be time-independent and also time-dependent. The outputs y n of each column also form the inputs x n of the next column.

In der Spalte 1 sind die die verschiedenen Temperaturen erfassenden temperaturabhängigen Widerstände 108, 109 und 110 dargestellt, die die veränderlichen Eingangsgrößen bilden. In der Spalte 9 stehen die Größen D01, D02 und 01 als Ausgangsgrößen zur Verfügung.Column 1 shows the temperature-dependent resistors 108, 109 and 110 which detect the different temperatures and which form the variable input variables. In column 9 sizes D01, D02 and 01 are available as output sizes.

Bevor die Realisierung des in Figur 2 dargestellten Funktionsdiagrammes der Raumtemperatursteuerung mittels eines entsprechend konfigurierten Mikroprozessors anhand eines Programmes sowie eines Flußdiagrammes näher beschrieben wird, sollen zunächst die verschiedenen Funktionen der Raumtemperatursteuerung anhand der Figur 2 kurz erläutert werden.Before the implementation of the functional diagram of the room temperature control shown in FIG. 2 by means of a suitably configured microprocessor using a program and a flow chart is described in more detail, the various functions of the room temperature control will first be briefly explained using FIG. 2.

1. Nachtsteuerfunktion1. Night control function

Während des Nachtbetriebes ist das Gebläse normalerweise ausgeschaltet. Eine bestimmte Minimaltemperatur sollte aber auch während des Nachtbetriebes aufrechterhalten werden. Solange die über die Zeitfunktion "TIME" vorgegebene Zeit den durch den Parameter P9 vorgegebenen Wert nicht unterschreitet, befindet sich die Ausgangsgröße Y3 in Spalte 3 auf dem niedrigen Pegel und die Ausgangsgröße Y2 in Spalte 4 besitzt den gleichen Pegel. Wenn die Raumtemperatur größer als die über den Parameter P2 vorgebbare zulässige Nachttemperatur WN ist, besitzt auch die Ausgangsgröße Y6 in Spalte 3 den niedrigen Pegel, sodaß das Gebläse insgesamt ausgeschaltet ist. Fällt jedoch die Raumtemperatur unter die eingestellte zulässige Nachttemperatur WN, so nimmt die Ausgangsgröße Y2 in Spalte 5 den hohen Pegel ein und die Stufe 1 des Gebläses D01 wird eingeschaltet. Zugleich wird mit dieser Größe der Zeitgeber MTIM gestartet. Wenn die in dem Funktionsglied NOT überwachte Differenz zwischen dem Parameter P12 und der durch das vorgeschaltete Zeitglied vorgegebenen Zeit größer als Null wird, so nimmt die Ausgangsgröße Y2 in Spalte 8 den hohen Pegel ein, und es wird die Stufe2des Gebläses D02 gestartet.The fan is normally switched off during night operation. A certain minimum temperature should also be maintained during night operation. As long as the time specified by the time function "TIME" does not fall below the value specified by parameter P9, the output variable Y3 in column 3 is at the low level and the output variable Y2 in column 4 has the same level. If the room temperature is greater than the permissible night temperature WN that can be specified via parameter P2, output variable Y6 in column 3 also has the low level, so that the fan is switched off as a whole. However, if the room temperature falls below the set permissible night temperature WN, the output variable Y2 in column 5 assumes the high level and stage 1 of the fan D01 is switched on. At the same time, the timer MTIM is started with this variable. If the difference monitored in the NOT function element between the parameter P12 and the time predetermined by the upstream timer element becomes greater than zero, the output variable Y2 in column 8 assumes the high level and stage 2 of the fan D02 is started.

2. Außentemperaturkompensation2. Outside temperature compensation

Die Außentemperatur wird mit dem durch den Parameter P3 vorgegebenen Kompensations -Startpunkt verglichen. Liegt sie oberhalb dieses Startpunktes, so weisen die Ausgangsgrößen Y8 in den Spalten 3 und 4 den Wert Null auf, der Parameter P6 ist nicht wirksam und der Steuerpunkt entspricht dem durch den Parameter P1 vorgegebenen Wert.The outside temperature is compared with the compensation start point specified by parameter P3. If it is above this start p unktes so Y8 have the outputs in columns 3 and 4 has the value zero, the parameter P6 is not effective and the control point corresponding to the predetermined value by the parameter P1.

Liegt die Außentemperatur unterhalb des Kompensations-Startpunktes, so schaltet das Funktionsglied SWI seinen Eingang 1 auf den Ausgang Y8 in Spalte 4. Somit ist die Differenz zwischen der Außentemperatur und der Startpunkttemperatur am Ausgang Y8 der Spalte 4 verfügbar. Durch eien Multiplikation m:t dem Parameter P5 in dem Funtionsglied LIN wird der Steuerpunkt in Spalte 6 auf den gewünschten Wert verschoben.If the outside temperature is below the compensation starting point, the function element SWI switches its input 1 to output Y8 in column 4. Thus, the difference between the outside temperature and the starting point temperature is available at output Y8 in column 4. By multiplying m: t the parameter P5 in the function element LIN, the control point in column 6 is shifted to the desired value.

3. Untere Grenzfunktion3. Lower limit function

Die durch den Parameter P4 vorgegebene Minimaltemperatur wird mit der Lufttemperatur im Kanal verglichen. Die Differenz wird mit dem durch den Parameter P7 vorgegebenen Proportionalband multipliziert und das sich ergebende Signal wird dem Minimumselektor MIN in Spalte 7 zugeführt. Das jeweils niedrigste Signal entweder von der kompensierten Raumtemperaturschleife oder von der Schleife für die untere Grenztemperatur wirkt somit auf die PID-Reglerschleife ein.The minimum temperature specified by parameter P4 is compared with the air temperature in the duct. The difference is multiplied by the proportional band specified by parameter P7 and the resulting signal is fed to the minimum selector MIN in column 7. The lowest signal either from the compensated room temperature loop or from the loop for the lower limit temperature thus acts on the PID controller loop.

4. Regelung4. Regulation

Bezüglich des eigentlichen Reglers vergleicht die Funktionsstufe LIN in Spalte 6 den durch den Parameter P1 vorgegebenen Sollwert zusammen mit dem Steuerpunkt-Verschiebesignal mit der Raumtemperatur. Das kombinierte Signal wird über die Auswahlstufe MIN der PID-Reglerstufe zugeführt, die nach entsprechender Umsetzung ein analoges Stellsignal 01 an das Stellglied in Form des Stellmotors liefert.With regard to the actual controller, the function level LIN in column 6 compares the setpoint specified by parameter P1 together with the control point shift signal with the room temperature. The combined signal is fed via the selection stage MIN to the PID controller stage, which, after appropriate implementation, delivers an analogue control signal 01 to the actuator in the form of the servomotor.

Alle diese Funktionen werden durch einen Mikroprozessor erzeugt, dessen Zentraleinheit schematisch in Figur 3 dargestellt ist und nachstehend näher beschrieben wird.All of these functions are generated by a microprocessor, the central unit of which is shown schematically in FIG. 3 and is described in more detail below.

Mittels einer nicht dargestellten Tastatur- und Anzeigeeinrichtung MMI und über eine Schnittstelle 301 besitzt ein Progammierer Zugang zu allen Registern und Speichern. In ein statisches Parameterregister 302 werden alle festen Parameter wie Sollwerte, Zeitkonstanten, Proportionalbänder usw. eingegeben. Ein dynamisches M-Zwischenregister 303 wird für die Zwischenspeicherung von zeitabhängigen Funktionen benutzt und enthält dynamische Parameter wie die Zeitverzögerung, Rückstellung usw. Ein Konfigurator 304 gibt über seine eingespeicherten Programmbefehle der Arithmetik-und Logikeinheit eines Interpretationsrechners ALU 305 die Funktionen vor, mit der dieser die Eingangsgrößen bzw. die Parameter zu behandeln hat. Die Eingangsgrößen werden von einem nicht dargestellten E/A-Modul auf Befehl einer E/A-Steuerung 306 in ein Eingangsregister 307 geholt. Nach dem Start des eigentlichen durch den Konfigurator 304 vorgegebenen Programmes werden die Eingangsgrößen von dem Eingangsregister 307 in ein X-Register 308 übertragen. Der Inhalt des X-Registers 308 wird sodann zeilenweise in der Recheneinheit 305 mit Funktionen behandelt und anschließend in einem Y-Register 309 abgelegt. Solange nicht alle Spalten des Funktionsdiagrammes gemäß Figur 2 und somit alle Funktionen betreffenden Befehle im Konfigurator 304 abgearbeitet sind, werden die pro Spalte errechneten und im Y-Register 309 abgespeicherten Werte zeilenweise in das X-Register 308 zurückübertragen und in der Recheneinheit 305 mit den Funktionen der nächsten Spalte behandelt. Erst wenn alle Zeilen der letzten Spalte abgearbeitet sind, erfolgt eine Übertragung des Inhalts des Y-Registers 309 in ein Ausgangsiegister 310 und daraufhin aufgrund eines Befehles durch die E/A-Steuerung die Übertragung in einen E/A-Modul. Die Adressierung der verschiedenen Register 303; 307, 310; und 308, 309 erfolgt über einen Zwischenzähler 311, über einen Zeilen- und Spaltenzähler 312 sowie über Ein- und Ausgangszähler 313 und 314. Über einen Status-Pufferspeicher 315 können die verschiedenen Registerinhalte auf der nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung zur Anzeige gebracht werden.A programmer has access to all registers and memories by means of a keyboard and display device MMI (not shown) and via an interface 301. All fixed parameters such as setpoints, time constants, proportional bands, etc. are entered in a static parameter register 302. A dynamic M intermediate register 303 is used for the temporary storage of time-dependent functions and contains dynamic parameters such as the time delay, reset, etc. A configurator 304 specifies the functions with which the arithmetic and logic unit of an interpretation computer ALU 305 uses its stored program commands Input variables or the parameters has to be treated. The input variables are fetched into an input register 307 by an I / O module, not shown, on the command of an I / O controller 306. After the actual program specified by the configurator 304 has started, the input variables are transferred from the input register 307 to an X register 308. The content of the X register 308 is then treated line by line in the arithmetic unit 305 with functions and then stored in a Y register 309. As long as not all columns of the function diagram according to FIG. 2 and thus all commands relating to functions have been processed in the configurator 304, the values calculated per column and stored in the Y register 309 are transferred line by line back to the X register 308 and in the computing unit 305 with the functions the next column. Only when all lines of the last column have been processed is the content of the Y register 309 transferred to an output register 310 and then, based on a command from the I / O controller, transferred to an I / O module. The addressing of the various registers 303; 307, 310; and 308, 309 takes place via an intermediate counter 311, via a row and column counter 312 and via input and output counters 313 and 314. The various register contents can be displayed on the display device (not shown) via a status buffer memory 315.

Zur Erläuterung des Rechenablaufes innerhalb der Zentraleinheit gemäß Figur 3 kann ein Flußdiagramm herangezogen werden, wie es in den Figuren 4a und 4b dargestellt ist. Wie man diesem Flußdiagramm entnimmt, wird nach dem Start des Programmes das System in einem ersten Schritt I ausgelöst, in dem der Spalten- und Zeilenzähler 312 auf Null eingestellt wird. In einem nächsten Schritt II wird die Eingangsinformation der Meßfühler 108, 109 und 110, nachdem diese in nicht dargestellter Weise in Digitalwerte umgesetzt worden ist,vom Ein/Ausgabe-Modul ins Eingangsregister E-307 übertragen. Dies geschieht unter Steuerung durch den Eingangszähler 313, wobei dessen Zählstand so lange erhöht wird, bis die maximale Zeilenzahl entsprechend einem Zählstand von 3 erreicht ist. Ist dies der Fall, so wird in einem nächsten Schritt III der Inhalt des Eingangsregisters 307 in das X-Register 208 übertragen. Hierzu wird der Zeilenzähler auf Null gestellt und sein Zählstand wird so lange erhöht, bis die maximale Zeilenzahl, im vorliegenden Fall dem Zählstand 3 entsprechend, erreicht ist. Ist dieser maximale Zeilen-Zählstand erreicht, so wird in dem Berechnungsschritt IV der Zählstand des Spaltenzählers um 1 erhöht und der Zeilenzähler wiederum auf Null gestellt. Zeilenweise werden sodann der Inhalt des X-Registers 308, bzw. des Parameterregisters 302 über den Interpretationsrechner 305 geführt, um mit entsprechenden Funktionen verknüpft zu werden und anschließend in dem Y-Register 309 abgelegt zu werden. Ist dies pro Spalte für jede Zeile des X-Registers bzw. des Parameterregisters geschehen, so wird der Inhalt des Y-Registers 309 zu dem X-Register 308 zurückübertragen und es werden die nunmehr in dem X-Register befindlichen Werte zeilenweise in dem Interpretationsrechner 305 mit den Funktionen behandelt, die durch den Konfigurator 304 der Arithmetik- und Logikeinheit des Interpretationsrechners 305 vorgegeben sind. Die Ergebnisse werden wiederum zeilenweise im Y-Register 309 abgespeichert. Solange der maximale Spalten- Zählstand des Spaltenzählers noch nicht erreicht ist, wird diese Rechenschleife rekursiv durchlaufen. Ist der maximale Zählstand des Spaltenzählers erreicht, so werden im nächsten Schritt V die in dem Y-Register abgespeicherten errechneten Enddaten in das Ausgangsregister 310 übertragen. Dies geschieht, indem der Spaltenzähler auf den der letzten Spalte entsprechenden Zählstand und der Zeilenzähler auf den Wert Null eingestellt wird. Durch Erhöhung des Zählstandes des Zeilenzählers bis zu seinem maximalen Zählstand für diese Spalte werden die Daten des Y-Registers 309 in das Ausgangsregister 310 übertragen. Ist dies geschehen, so wird in einem letzten Schritt VI die in dem Ausgangsregister 310 gespeicherte Ausgangsinformation aufgrund eines Befehls der Ein/Ausgabe-Steuerung 306 zu
einem nicht dargestellten Ein/Ausgabe-Modul übertragen. Dieser Modul steuert sodann digital bzw. analog die Stufen des Gebläses 104 bzw. den Stellmotor 106 (Figur 1). Auch diese Ausgabe der Ausgangsinformation wird durch den Zeilenzähler gesteuert,indem dieser zunächst auf Null gestellt wird und anschließend bis auf seinen maximalen Zeilen-zählstand erhöht wird. Die Programmschleife verläuft sodann zurück zu dem Auslöseschritt I, um den ganzen Rechenvorgang erneut zu beginnen.A flowchart as shown in FIGS. 4a and 4b can be used to explain the computing sequence within the central unit according to FIG. 3. As can be seen from this flow chart, the system is triggered in a first step I after the start of the program, in which the column and row counter 312 is set to zero. In a next step II, the input information of the sensors 108, 109 and 110, after it has been converted into digital values in a manner not shown, is transferred from the input / output module to the input register E-307. This is done under the control of the input counter 313, the count of which is increased until the maximum number of lines corresponding to a count of 3 is reached. If this is the case, the content of the input register 307 is transferred to the X register 208 in a next step III. For this purpose, the line counter is set to zero and its count is increased until the maximum number of lines, in this case corresponding to count 3, is reached. If this maximum row count is reached, the count of the column counter is increased by 1 in calculation step IV and the row counter is again set to zero. The contents of the X register 308 or the parameter register 302 are then passed line by line via the interpretation computer 305 in order to be linked to corresponding functions and then to be stored in the Y register 309. If this has happened per column for each line of the X register or the parameter register, the content of the Y register 309 is transferred back to the X register 308 and the values now located in the X register become line by line in the interpreter tion processor 305 with the functions that are specified by the configurator 304 of the arithmetic and logic unit of the interpretation computer 305. The results are again stored line by line in the Y register 309. As long as the maximum column count of the column counter has not yet been reached, this calculation loop is run recursively. When the maximum count of the column counter has been reached, in the next step V the calculated end data stored in the Y register are transferred to the output register 310. This is done by setting the column counter to the count corresponding to the last column and the row counter to the value zero. By increasing the count of the line counter to its maximum count for this column, the data of the Y register 309 is transferred to the output register 310. If this has happened, the output information stored in the output register 310 is changed in a last step VI on the basis of a command from the input / output controller 306
an input / output module, not shown. This module then controls the stages of the fan 104 or the servomotor 106 digitally or analogously (FIG. 1). This output of the output information is also controlled by the line counter by first setting it to zero and then increasing it to its maximum line count. The program loop then goes back to trigger step I to start the whole calculation process again.

Das Funktionsdiagramm wird durch nachfolgendes, in dem Konfigurator 304 innerhalb der Zentraleinheit abgespeichertes Programm in entsprechende Regel- und Steuersignale umgesetzt. Bei dem nachfolgenden Programm sind links die Befehle angeschrieben, und rechts erfolgt eine Erläuterung der Funktion dieser Befehle. Soweit es sich um gleiche Befehle handelt, die nur bezüglich anderer Parameter oder Eingangsgrößen ausgeführt werden, wird beim weiteren Auftritt dieser Befehle innerhalb des Programmes auf eine Erläuterung verzichtet.

Figure imgb0001
Figure imgb0002
Figure imgb0003
The functional diagram is converted into corresponding regulating and control signals by the following program, which is stored in the configurator 304 within the central unit. In the following program, the commands are written on the left and the function of these commands is explained on the right. As far as the same commands are concerned, only with regard to other parameters or input variables are executed, no explanation is given when these commands continue to appear within the program.
Figure imgb0001
Figure imgb0002
Figure imgb0003

Parameter-Einstellung

Figure imgb0004
Parameter setting
Figure imgb0004

Claims (6)

1. Digitales Regel- und/oder Steuersystem mit einem Mikroprozessor, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) In ein X-Register (308)werden anfänglich zeilenweise Eingangsgrößen (I1,I2,I3) eingeschrieben; b) in ein Parameterregister (302) werden zeilen- und spaltenweise Parameter (P) eingeschrieben; c) ein Interpretationsrechner (305) verknüpft aufgrund von in einem Konfigurator (304) gespeicherten Programm erforderlichenfalls zeilen- und spaltenweise die Eingangsgrössen bzw. Parameter mit einer vorbestimmten Funktion; d) die Ausgangsdaten des Interpretationsrechners (305) werden pro Spalte zeilenweise in ein Y-Register (309) eingeschrieben; e) der Inhalt des Y-Registers (309) wird in das X-Register (308) zurückübertragen, wenn α) die maximale Zeilenzahl der jeweiligen Spalte durchlaufen ist, und β) die maximale Spaltenzahl noch.nicht erreicht ist; und f) der Inhalt des Y-Registers (309) wird als Ausgang ausgegeben, wenn α) die maximale Zeilenzahl der jeweiligen Spalte durchlaufen ist, und β) die maximale Spaltenzahl erreicht ist. 1. Digital regulation and / or control system with a microprocessor, characterized by the following features: a) Input variables (I1, I2, I3) are initially written line by line into an X register (308); b) parameters (P) are written into rows and columns in a parameter register (302); c) an interpretation computer (305) links the input variables or parameters with a predetermined function, if necessary in rows and columns, on the basis of a program stored in a configurator (304); d) the output data of the interpretation computer (305) are written line by line into a Y register (309) per column; e) the contents of the Y register (309) are transferred back to the X register (308) if α) the maximum number of lines in the respective column has been passed through, and β) the maximum number of columns has not yet been reached; and f) the content of the Y register (309) is output as an output if α) the maximum number of lines in the respective column has been passed through, and β) the maximum number of columns has been reached. 2. System nach Anspruch 1, gekkennzeichnet durch einen Zeilen- und Spaltenzähler (312) zur Adressierung der an dem Rechenvorgang beteiligten Register (302, 308,309).2. System according to claim 1, characterized by a row and column counter (312) for addressing the registers involved in the computing process (302, 308,309). 3. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Zwischenregister (303) zur temporären Aufnahme zeitveränderlicher Größen bei deren Berechnung mittels des Interpretationsrechners(305).3. System according to claim 1, characterized by an intermediate register (303) for the temporary recording of time-variable variables when they are calculated by means of the interpretation computer (305). 4. System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen dem Zwischenregister (303) zugeordneten Zwischenzähler (311).4. System according to claim 3, characterized by an intermediate counter (313) assigned to the intermediate register (301). 5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Status-Pufferspeicher (315) zur Aufnahme der auf einer Anzeigeeinrichtung anzuzeigenden Registerinhalte.5. System according to one of claims 1 to 4, characterized by a status buffer memory (315) for receiving the register contents to be displayed on a display device. 6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein von einem Eingangszähler (313) adressiertes Eingangsregister (307) zur Aufnahme der von einem E/A-Modul zugeführten veränderlichen Eingangsgrößen (I1,I2,I3) und ein von einem Ausgangszähler (314) adressiertes Ausgangsregister (310) für die Aufnahme der über den E/A-Modul auszugebenden errechneten Werte.6. System according to one of claims 1 to 5, characterized by an input register (313) addressed input register (307) for receiving the variable input variables supplied by an I / O module (I1, I2, I3) and one by an output counter (314) addressed output register (310) for the recording of the calculated values to be output via the I / O module.
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